ZMT - Leibniz Zentrum für Marine Tropenforschung

Projektbeschreibung

Stickstoff ist ein wichtiger Nährstoff für Phytoplankton, die winzigen Pflanzen, die marine Nahrungsnetze unterstützen. Obwohl Stickstoffgas (N₂) im Meerwasser reichlich vorhanden ist, können die meisten Meeresorganismen es nicht direkt nutzen. Spezialisierte Mikroorganismen, sogenannte „N₂-Fixierer“, wandeln Stickstoffgas durch den Prozess, der als „N₂-Fixierung“ bezeichnet wird, in nutzbare Formen um. Dabei handelt es sich um die größte nutzbare Stickstoffquelle im Ozean, die dazu beiträgt, die Produktivität der Meeresökosysteme aufrechtzuerhalten.

Traditionell galten photosynthetische Cyano-bakterien als die wichtigsten N₂-Fixierer im offenen Ozean. Jüngste Studien haben jedoch herausgefunden, dass auch andere Arten von Bakterien, sogenannte heterotrophe N₂-Fixierer (HNFs), eine wichtige Rolle spielen. Trotz ihrer Bedeutung wissen Wissenschaftler sehr wenig über HNFs. Ziel dieses Projekts ist es zu verstehen, wie diese Bakterien Stickstoff binden, wo sie am aktivsten sind und wie sie zur Erhaltung des Meereslebens, insbesondere in tropischen und subtropischen Regionen, beitragen.

Ansatz

Dieses Projekt wird sich auf die Entwicklung mathematischer Modelle konzentrieren, um die Rolle heterotropher N₂-Fixierer im Ozean zu verstehen. Diese Modelle werden die zellulären Prozesse innerhalb von Bakterienzellen simulieren und untersuchen, wie Umweltfaktoren wie Temperatur, Nährstoffverfügbarkeit, O2- Konzentration und organische Substanz den Prozess der N₂-Fixierung beeinflussen.

Die Modelle werden auch untersuchen, wie die Aktivität heterotropher N₂-Fixierer in verschiedenen Regionen und Jahreszeiten in tropischen und subtropischen Ozeanen variiert.

Durch die Durchführung numerischer Experimente wollen wir die Rolle heterotropher N₂-Fixierer bei der Erhaltung des Phytoplanktons und des marinen Nahrungsnetzes verstehen. Diese Arbeit wird dazu beitragen, die Bedeutung dieser Bakterien für die Unterstützung der Produktivität und Widerstandsfähigkeit der Ozeane aufzuzeigen, insbesondere in stickstoffarmen Regionen der Tropen.